Stratigraphy, sedimentology and geochronology of the Tonel, Purilactis and Barros Arana formations in the Salar de Atacama Basin, (22°-23°S), Chile

Abstract

La Cuenca del Salar de Atacama, ubicada en la Región de Antofagasta, en el norte de Chile, posee un registro estratigráfico y estructural completo desde el Cretácico Tardío hasta el presente. Aunque se han realizado bastantes trabajos respecto a su sedimentología y estructura, las formaciones del Cretácico Tardío aún mantienen preguntas importantes respecto a sus orígenes y el alzamiento de la Cordillera de Domeyko y el desarrollo de la Fase Peruana. En esta tesis, se realizaron cerca de 4000 m de columnas estratigráficas de alto detalle de las formaciones Tonel, Purilactis y Barros Arana, de manera de constreñir sus ambientes deposicionales y los pulsos tectónicos presentes durante su deposición. Once muestras fueron tomadas para análisis de conteo modal y siete para análisis U-Pb de circones detríticos. La Formación Tonel presenta una transición desde sedimentos aluviales a flujos efímeros (Miembros Agua Salada y La Escalera) y evaporitas (Miembro Arcoiris), indicando denudación y erosión de sucesiones Permo-Triásicas, y un incremento progresivo de espacio de acomodamiento, relacionado a un incremento de subsidencia. La Formación Purilactis comienza con areniscas pertenecientes a llanuras de ríos trenzados distales y ríos de lechos arenosos (Miembro Los Cóndores). Le siguen conglomerados granocrecientes y areniscas de origen aluvial y fluvial proximal con un pequeño ciclo granodecreciente hacia su techo (Miembro Limón Verde). Posteriormente se observa un pequeño ciglo granocreciente, una sucesión granodecreciente y, hacia el techo, un ciclo granocreciente (Miembros Lampallar, Licán y Pajarito), que contienen areniscas de ríos de lechos arenosos y conglomerados de ríos trenzados. Los ciclos granocrecientes sugieren disminución del espacio de acomodamiento, debido a una menor actividad tectónica y progradación de abanicos, mientras que los ciclos granodecrecientes indican lo contrario. Un período de quiescencia tectónica y aridez está marcado por facies fluviales finas y facies eólicas (Miembro Vizcachita), mientras que los depósitos conglomerádicos y fluviales que le siguen (Miembros Seilao y Rio Grande) indican un breve retorno de actividad tectónica, seguido de denudación, y, finalmente, otro pulso tectónico. La sobreyaciente Formación Barros Arana muestra menor espacio de acomodamiento y a la progradación de abanicos aluviales, con pequeños pulsos tectónicos. El tamaño promedio de los clastos aumenta en las unidades más jóvenes, indicando mayor cercanía a la fuente, lo que se confirma con la presencia de clastos de granitoides de grano grueso en las secciones superiores. Esto indica, junto a direcciones de paleocorrientes hacia el este-noreste, a la Cordillera de Domeyko como posible fuente. Los estudios de proveniencia de conteo modal muestran que la fuente es probablemente un arco magmático posiblemente asociado a una temprana presencia de basamento levantado. Las dataciones U-Pb de circones detríticos de arrojan una edad entre 107 y 83.6 Ma para la Formación Tonel y parte inferior de la Formación Purilactis, y 79 a 65 Ma para la mayoría de la Formación Purilactis y la Formación Barros Arana. Las fuentes de sedimentos se encuentran más al oeste de lo que indicaban estudios anteriores, evidenciando la compresión del margen continental. Se observa que la Fase Peruana se subdivide en una fase temprana , con la deposición de la Formación Tonel y el Miembro Los Cóndores, que evidencia la deformación y levantamiento de la Cordillera de la Costa, y una fase tardía , reflejado en la deposición de las unidades restantes y un salto al este del frente de deformación al área de la Cordillera de Domeyko. La falta de discordancias locales o regionales obvias, o deformación progresiva, indican que las formaciones estudiadas fueron posiblemente depositadas en una zona de foredeep (¿proximal?) de una cuenca de antepaís, donde los distintos aportes son el resultado de la inversión de cuencas preexistentes. La subsidencia fue posiblemente el principal factor que controló la deposición de las gravas, y las facies reconocidas sugieren que el paleoclima fue árido a semi-árido, aunque definitivamente más húmedo que las condiciones actuales. Debido a su aparente génesis en común, se propone crear el Grupo Muriacala para reunir las formaciones del Cretácico Superior.